Distance from surface (um)

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 50

100 150 200 250

H V

라.XRD

표면의 쇼트피닝에 대한 소성변형 정도를 평가하고자 X-선 회절 시험을 수행하 여 회절피크의 반가폭 변화를 측정하였다.X-선 회절의 회절피크의 폭은 결정립의 크기나 결정내 결함의 정도와 매우 밀접한 관련이 있다.본 연구에서는 결정립의 크기는 거의 변화가 없으나 피닝에 의한 소성변형이 가해져 전위 밀도의 증가,아 결정립의 생성과 잔류응력이 존재하게 된다.이러한 이유로 회절피크의 폭의 변화 가 나타날 수 있다.

Fig.4.12는 (111),(200),(220)그리고 (311)회절면에 대한 쇼트피닝 전후의 XRD 회절 패턴을 보여준다.결과에서와 같이 쇼트피닝 전보다 쇼트피닝 후 회절 선폭이 넓어짐을 명확히 볼 수 있다.그리고 이에 대한 회절선의 반가폭 (full widthathalfmaximum,FWHM)과 쇼트피닝 전후의 증가량을 Table4.6에 나타 내었다.

X-선 회절피크 폭의 증가는 쇼트피닝동안 재료내에 생성된 전위 등의 결함과 잔 류응력에 기인한 것이다.일반적으로,피로파괴는 인장을 받는 자유표면에서부터 시작된다.쇼트피닝에 의해 생성된 압축잔류응력층은 주기적인 하중(cyclicloading) 을 받는 부분에서 균열발생(crack initiation)을 지연시키는데 매우 효과적이다.따 라서,소재의 피로 수명을 향상 시키는 것이 가능할 것으로 판단된다⁴⁰⁾.

20 30 40 50 60 70 80 90 0

500 1000 1500 2000 2500 3000

: Al₂Cu : Si

(422) (222) (311) (400) (220) (311) (220) (112) (111)

(110)

(200)

In te rn s it y ( a rb it a ry )

2

Unpeening Peening (111)

: Al

Fig.4.12.XRD patternsofthealloys.

Table4.6.Measurementoffullwidthatthehalfmaximum.

Pos.[〬2th] FWHM Rate of

increase(%) Unpeened Peened

38.44 0.100 0.216 116

44.69 0.100 0.177 77

65.11 0.083 0.314 278

78.22 0.100 0.275 175

제 5장 결 론

Al-6Si-2Cu합금의 미세조직 및 기계적 특성에 미치는 주조 공정과 고용화 열처 리의 영향을 평가한 결과,다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.

1)중력 주조 시 Al-6Si-2Cu합금의 미세 조직은 Al기지에 chinesescript형상의 α-Al15(Fe,Mn)3Si2상과 침상의 β-Al5FeSi상의 Fe-rich상,판상의 θ-상(Al2Cu)그 리고 공정 Si상 이 관찰 되었으며 다이캐스팅 합금에서는 다각형의 α -Al15(Fe,Mn)3Si2상,침상의 β-Al5FeSi상,θ-Al2Cu상 그리고 공정 Si상이 관찰되었 다.이는 열역학적으로 계산한 평형상 결과와 일치하였다.

2)Al-6Si-2Cu 합금의 중력주조와 다이캐스팅에서 SDAS값을 측정하여 각각 37 um 와 18um 의 SDAS 값을 얻었다.또한 공정 Si와 금속간화합물의 크기가 다이 캐스팅합금에서 중력주조와 비교하여 감소하였다.이는 주조시 냉각속도의 차이에 기인한 것으로 판단하였다.

3)XRD에 의한 기지내 상분석 결과 용체화 열처리 후에 θ-Al2Cu상은 기지내로 재용체화 되어 회절 피이크가 나타나지 않았다.그리고 Si입자들은 미세화 및 구상 화 되었다.

4)중력주조합금의 기계적 특성은 용체화 처리 후에 증가 하였으며 495℃에서 2시 간의 용체화 처리 후에 525℃에서 4시간의 용체화 처리를 한 합금이 실험 합금 중 에서 최대인장강도,항복강도와 연신율이 각각 32%,27% 그리고 42% 향상된 기계 적 특성을 나타내었다.

5)주조 공정에 따른 기계적 특성은 중력주조합금에서 107Hv,최대인장강도 185 MPa,항복강도 152MPa그리고 연신율 1.3%의 값을 나타냈으며 다이캐스팅 합금 에서 102Hv,최대인장강도 198MPa,항복강도 90MPa그리고 연신율 2.8%의 값 을 나타냈다.이는 다이캐스팅 공정에서 빠른 냉각속도로 인해 감소한 SDAS와 공 정 Si입자가 기계적 특성의 향상에 기여한 것으로 판단된다.

6)쇼트피닝에 의해 표면에서의 Si입자들이 미세화되고 분절되었으며 표면에서 경 도가 약 50% 정도가 증가하고 표면에서 약 120um 까지 쇼트피닝에 의해 경화가 되었다.이를 통해 피로수명을 향상시키는 것이 가능한 것으로 판단된다.

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